La modélisation, l'élaboration et la caractérisation de nouvelles brasures composites sans plomb à propriétés adaptatives est encouragée par les menaces d'interdiction du plomb dans l'industrie électronique ainsi que par la demande incessante de fiabilité accrue. Dans ce contexte, des joints de brasure composite à matrice Sn-3,8Ag-0,7Cu et renfort particulaire en alliage à mémoire de forme NiTi sont développés. Une caractérisation microstructurale et mécanique de la matrice sans plomb est effectuée. Les évolutions de la chimie et de la microstructure de la surface des particules de NiTi au cours des différentes étapes du procédé de dépôt d'un agent mouillant sur leur surface sont étudiées. Finalement la tenue à la fatigue thermomécanique de ces nouveaux matériaux est évaluée et met en évidence l'influence du renfort en alliage à mémoire de forme.

Les alliages de cuivre au béryllium, caractérisés par un durcissement structural, sont de par leurs propriétés mécaniques proches de certains aciers (Rm#1230MPa, Re0.2#1060MPa, A%#6.5 à l'état trempé écroui revenu). D'autre part, ils présentent de hautes conductivités thermiques et électriques (22%I.A.C.S), une bonne résistance à l'usure et à la corrosion, et ils sont amagnétiques. La conjugaison de ces différentes propriétés permet aux alliages de Cu-Be d'accéder à une large une gamme d'applications (disques de frein pour les avions, électrodes de soudage, ressort Bourdon de la source pour manomètre, cordes de guitare etc.).Cependant, en plus du coût élevé du béryllium, le principal inconvénient de ces alliages est la présence d'oxyde de béryllium qui est nocif lorsqu'il est inhalé sous forme de poudre ou de vapeur. Malgré toutes les précautions qui peuvent être prises pendant l'élaboration de ces matériaux, le risque demeure. En conséquence, pour préserver des conditions environnementales saines, une politique de recherche d'alliages de substitution possédant des propriétés physiques et mécaniques aussi remarquable que les alliages de Cu-Be a été menée. Au terme d'une étude bibliographique deux principales familles d'alliages riches en cuivre se sont distinguées pour leurs propriétés mécaniques comparables à celles développées par les alliages Cu-Be riches en cuivre : les systèmes Cu-Ni-X (X=Sn, Si) et Cu-Ti-X(X=Al,Sn) dans le coin riche en cuivre. Néanmoins, ces alliages ne sont pas exempts de problème. Par exemple, l'étain a tendance à ségréger lors de la solidification des alliages du système Cu-Ni-Sn élaboré en coulée continue, sans compter que ces mêmes alliages présentent un faible allongement à rupture après revenu. Un autre exemple est la faible conductivité électrique des alliages Cu-Ti (<8%I.A.C.S) en comparaison avec le CuBe2. Donc, pour améliorer ces performances, une optimisation des compositions chimiques et des traitements thermiques s'est avérée nécessaire. A cette fin quatre premiers alliages ont été retenus : le CuNi15Sn8, le CuNi6Si1.8Cr, le CuTi3Al2 et le CuTi3Sn2.75. Les travaux de recherche ont débutés par une analyse microstructurale de la ségrégation et des états filés trempés de ces matériaux dans le but d'appréhender les difficultés pouvant être rencontrées lors de leur élaboration. La deuxième partie s'est axée sur les phénomènes de précipitation lors des revenus durcissants où la relation propriétés mécaniques/électriques et microstructure a été établie dans la mesure des connaissances actuelles. Le projet a ensuite été réorienté par les résultats obtenus sur chacun des alliages de référence. Ainsi, l'influence des éléments mineurs a complété l'étude du CuNi15Sn8 tandis l'affinement de la composition en éléments majeurs des alliages CuNi6Si1.8Cr, CuTi3Al2 et CuTi3Sn2.75 a été privilégié. Des alliages sont ainsi proposés pour une validation semi-industrielle avec un programme de caractérisation plus complet.

ABSTRACT SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF ETHANOL ELECTRO-OXIDATION CATALYSIS Demir-Kivrak, Hilal Ph.D., Department of Chemical Engineering Supervisor : Prof. Dr. Deniz &Uuml / ner Co-supervisor : Dr. Sadig Kuliyev October 2010, 196 pages In this study, the role of defects, the role of Sn in relation to defects, and the role of oxide phase of tin in ethanol electro-oxidation reaction were investigated. Firstly, adsorption calorimetry measurements were conducted on monometallic (1%Pt, 2%Pt, and 5%Pt) and bi-metallic (5% Pt-Sn) &gamma / -Al2O3 supported Pt catalysts. It was observed that while saturation coverage values decreased, intermediate heats remained same for Pt-Sn catalysts by the increasing amount of tin. The effect of particle size was investigated on Pt/C (pH=5), Pt/C (pH=11) catalysts at different scan rates. At high scan rates (quite above diffusion limitations), current per site activities were nearly the same for 20% Pt/C (E-Tek), Pt/C (pH=11), and Pt/C (pH=5) catalysts, which explained as electro-oxidation reaction takes place at the defects sites. Furthermore, the effect of support on ethanol electro-oxidation was investigated on CNT supported Pt catalyst. Results indicate that only the metal v dispersions improved ethanol electro-oxidation reaction and support did not have any effect on ethanol electro-oxidation reaction. Results on the 20% Pt-Sn/C (15:1 to 1:1 Pt: Sn atomic ratios) and 20% Pt-SnO2/C (6:1 and 1:1) catalysts indicated that ethanol electro-oxidation activity increased by increasing tin amount. For 20% Pt-Sn/C catalysts, Pt-Sn (6:1)/C indicated best activity. On the other hand, 20% Pt-SnO2 (6:1)/C catalyst was better than Pt-Sn (6:1)/C in terms of ethanol electro-oxidation activity due to the fact that there was low contact between Pt and tin oxide particles.

<p>Cross-linked films of ε-caprolactone (CL) and 1,5-dioxepan-2-one (DXO) having various mole fractions of monomers and different cross-link densities were prepared using 2,2’-bis-(-caprolactone-4-yl) propane (BCP) as cross-linking agent and Sn(Oct)2 as catalyst. Reaction parameters were examined to optimize the film-forming conditions. Networks obtained were elastomeric materials, easy to cast and remove from the mould. Effect of CL content and cross-link density on the final properties of the polymer network was evaluated. Thermal, mechanical and surface properties of the films were controlled by monomer feed composition and cross-link density. The films have potential to be used for tissue engineering applications as shown by preliminary cell growth studies. To avoid organometallic catalysts in the synthesis of poly(1,5-dioxepan-2-one) (PDXO), the enzyme-catalyzed ring-opening polymerization (ROP) of DXO was performed with lipase-CA (derived from Candida antarctica) as a biocatalyst. A linear relationship between number-average molecular weight (Mn) and monomer conversion was observed, which suggested that the product molecular weight can be controlled by the stoichiometry of the reactants. The monomer consumption followed a first-order rate law with respect to monomer and no chain termination occurred. Effect of reaction water content, enzyme concentration and polymerization temperature on monomer conversion and polymer properties was studied. An initial activation by heating the enzyme was sufficient to start the polymerization as monomer conversion occurred at room temperature afterwards. Terminal-functionalized polyesters and tri-block polyesters were synthesized by lipase-CA catalyzed ROP of DXO and CL in the presence of an appropriate alcohol as initiator. Alcohol bearing unsaturation introduced a double bond at the chain end of the polyester, which is a useful pathway to synthesize comb polymers. Dihydroxyl compounds were used as macro-initiators to form tri-block polyesters. The enzyme-catalyzed polymerization of lactones has been shown to be a useful method to synthesize metal-free polyesters.</p>

Im Rahmen dieser Arbeit werden Untersuchungen der atomaren Struktur und des elektrischen Widerstands an in-situ hergestellten amorphen Na-Sn-Legierungen im Temperaturbereich 2K < T < 500K vorgestellt. Zur Herstellung der hochreaktiven duennen Schichten wird eine neu entwickelte Praeparationsmethode unter Reinstgasatmosphaere und Ultrahochvakuum benutzt. Die Messungen muessen im UHV durchgefuehrt werden. In amorphem Na-Sn gibt es zwei im Sinne von Hume-Rothery bzw. Peierls elektronisch stabilisierte Bereiche, die jeweils einer Phase zugeordnet werden koennen. In Phase I (0 <= x <= 50) koennen sich die Atome nur durch eine Erhoehung der Atomzahldichte, was einer Volumenverkleinerung entspricht, in die Friedelminima des Paarpotentials legen. Dazu gibt das Na sein aeusseres Elektron ab und verkleinert damit seinen Radius. Der zweite Peak im Strukturfaktor S(K) verschiebt hier parallel zum Durchmesser der Fermikugel und ist damit der elektronisch induzierte. Der Peak liegt sehr nahe beim Fermikugeldurchmesser. Dadurch ergeben sich starke Anomalien im elektronischen Transport, im mittleren Konzentrationsbereich macht das System sogar einen Metall-Isolator-Uebergang. In Phase II (60 <= x <= 73) liegen die Atome ohne Aenderung des Volumens in den Friedelminima. In der vorliegenden Arbeit wird davon ausgegangen, dass das Na eine Umgebung aufbaut bzw. findet, die der des reinen Na nahekommt. In Phase II ist der erste Peak in S(K) der elektronisch induzierte. Das System verhaelt sich hier aehnlich wie vergleichbare Edelmetall- Polyvalentelement-Legierungen, bei einer effektiven Valenz Z = 1.8e/a fallen der Peak und der Fermikugeldurchmesser exakt zusammen. In dieser Phase tritt aber in S(K) ein Prepeak bei kleinen Streuvektoren auf. In der elektronischen Zustandsdichte ergibt sich ein Pseudogap bei der Fermienergie und das Material wird ein schlechtes Metall. Im Ueberlappungsbereich (50 < x < 60) koexistieren beide Phasen nebeneinander. Dies wird durch ein in zwei Abstaende aufgespaltenes erstes Maximum in der Atomverteilungsfunktion deutlich. Die Atome besetzen durch ihre Umverteilung von der einen zur anderen Phase scheinbar auch die Positionen zwischen den Friedelminima.

Synchronized oscillations of ensembles of neurons in the brain underlie human cognition and behaviors. Neuronal network oscillations can be described by the physics of coupled dynamical systems. This dissertation examines the dynamic network activities in two distinct neurocognitive networks, the salience network (SN) and the ventral temporal cortex-dorsolateral prefrontal cortex (VTC-DLPFC) network, during perceptual decision-making (PDM). The key nodes of the SN include the right anterior insula (rAI), left anterior insula (lAI), and dorsal anterior cingulate cortex (dACC) in the brain. When and how a sensory signal enters and organizes within the SN before reaching the central executive network including the prefrontal cortex has been a mystery. Second, prior studies also report that perception of visual objects (face and house) involves a network of the VTC—the fusiform face area (FFA) and para-hippocampal place area (PPA)—and the DLPFC. How sensory information enters and organizes within the VTC-DLPFC network is not well understood, in milliseconds time-scale of human’s perception and decision-making. We used clear and noisy face/house image categorization tasks and scalp electroencephalography (EEG) recordings to study the dynamics of these networks. We demonstrated that beta (13–30 Hz) oscillation bound the SN, became most active around 100 ms after the stimulus onset, the rAI acted as a main outflow hub within the SN, and the SN activities were negatively correlated with the difficult tasks. We also uncovered that the VTC-DLPFC network activities were mediated by beta (13-30 Hz) and gamma (30-100 Hz) oscillations. Beta activities were enhanced in the time frame 125-250 ms after stimulus onset, the VTC acted as main outflow hub, and network activities were negatively correlated with the difficult tasks. In contrast, gamma activities were elevated in the time frame 0-125 ms, the DLPFC acted as a main outflow hub, and network activities—specifically the FFA-PPA pair—were positively correlated with the difficult tasks. These findings significantly enhance our understanding of how sensory information enters and organizes within the SN and the VTC-DLPFC network, respectively in PDM.

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η δημιουργία ενός υποβρύχιου ασύρματου δικτύου αισθητήρων για την πραγματοποίηση της μέτρησης της στάθμης μίας δεξαμενής γεμισμένης με νερό και λύματα. Πραγματοποιήθηκε μία πλήρη βιβλιογραϕική αναζήτηση πάνω στο θέμα των των υποβρύχιων ασύρματων δικτύων αισθητήρων και στην συνέχεια αγοράστηκε ο κατάλληλος εξοπλισμός για την πραγματοποίηση των πειραμάτων. Με την χρήση του ολοκληρωμένου εξοπλισμού evaluation kit EK010-JN5148, δημιουργήσαμε ένα δίκτυο μεταξύ ενός συντονιστή, ενός δρομολογητή και διαϕόρων τερματικών συσκευών. Ο δρομολογητής και οι τερματικές συσκευές πραγματοποιούν μετρήσεις της θερμοκρασίας στο υδάτινο περιβάλλον και ο δρομολογητής είναι υπεύθυνος για την μεταϕορά των πληροϕοριών εκτός του υποβρύχιου περιβάλλοντος, στον συντονιστή, ο οποίος απεικονίζει τα πακέτα δεδομένων στην LCD οθόνη. Με αυτό τον τρόπο, ο χρήστης βλέπει ανά πάσα στιγμή τις μετρήσεις που τον ενδιαϕέρουν, αλλά και ταυτόγχρονα παρακολουθεί την ισχύ του δικτύου στα διάϕορα βάθη,στα οποία εμβυθίζονται οι μικροεπεξεργαστές που ϕέρουν τους αισθητήρες. Απώτερος στόχος της εργασίας είναι η εξοικείωση του αναγνώστη με το αντικείμενο των ασύρματων δικτύων υποβρύχιων αισθητήρων και η ανάδειξη της χρησιμότητάς τους μέσω των πολυάριθμων εϕαρμογών τους. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν έδωσαν ένα αριθμό κριτηρίων για την διαπίστωση της ισχύος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο νερό και τελευταίο και μη αμελητέο η εϕαρμογή που δημιουργήθηκε αποτελεί μία σημαντική λύση στο πρόβλημα ανίχνευσης της στάθμης των λυμάτων σε μία δεξαμενή γεμισμένη με νερό και λύματα, ουσίες οι οποίες πρέπει να διαχωριστούν στην συνέχεια. Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, έγινε λεπτομερής μελέτη της λειτουργίας του Υδροηλεκτρικού Σταθμού του Γλαύκου στην περιοχή της Αχαίας και των αναγκών του σταθμού, όπου και στο τέλος προτάθηκαν λύσεις για την βελτίωση και διευκόλυνση της ετήσιας πραγματοποίησης μετρήσεων πάνω στην ποιότητα του αρδεύσιμου νερού, χρησιμοποιώντας τον αγορασθέντα εξοπλισμό. / The object of this thesis is to create an underwater wireless sensor network for the embodiment of the level measurement of a tank filled with water and wastewater. A search in literature was conducted on the topic of underwater wireless sensor network, in order to further purchase the appropriate equipment to perform the experiments. Using the integrated equipment kit EK010-JN5148, a network was created between a coordinator device, a router device and various terminals. The router and terminal devices operate temperature measurements in the aquatic environment, while the router has the additional role to transfer the gathered information to the coordinator, who is placed outside the aquatic environment. Afterwards, the coordinator illustrates the data packets on the LCD screen for the user to see. The advantage of the network utilization is that the user can benefit from the update of the information and choose the way to depict them and concurrently monitor the power of the network in various depths. The ultimate goal of this paper is to familiarize the reader with the object of underwater wireless sensor networks highlighting their usefulness through numerous applications. The experiments that were carried out provide criteria to determine the effect of the electromagnetic waves in water. Finally, through coding in language C, an application was created to serve as a solution to the problem of detecting the level of water waste in an industrial tank and give necessary information to facilitate its separation later in the process. During the thesis, a detailed study was made on the operation of a hydroelectric power plant in Glavkos in the region of Achaea, Greece. Solutions including the use of the kit EK010-JN5148 were proposed in order to enhance and facilitate the annual measurements on the quality of the irrigable water.

CdS is conventionally used as a buffer layer in Cu(In,Ga)Se2, CIGS, solar cells. The aim of this thesis is to substitute CdS with cadmium-free, more transparent and environmentally benign alternative buffer layers and to analyze how the material properties of alternative layers affect the solar cell performance. The alternative buffer layers have been deposited using Atomic Layer Deposition, ALD. A theoretical explanation for the success of CdS is that its conduction band, Ec, forms a small positive offset with that of CIGS. In one of the studies in this thesis the theory is tested experimentally by changing both the Ec position of the CIGS and of Zn(O,S) buffer layers through changing their gallium and sulfur contents respectively. Surprisingly, the top performing solar cells for all gallium contents have Zn(O,S) buffer layers with the same sulfur content and properties in spite of predicted unfavorable Ec offsets. An explanation is proposed based on observed non-homogenous composition in the buffer layer. This thesis also shows that the solar cell performance is strongly related to the resistivity of alternative buffer layers made of (Zn,Mg)O. A tentative explanation is that a high resistivity reduces the influence of shunt paths at the buffer layer/absorber interface. For devices in operation however, it seems beneficial to induce persistent photoconductivity, by light soaking, which can reduce the effective Ec barrier at the interface and thereby improve the fill factor of the solar cells. Zn-Sn-O is introduced as a new buffer layer in this thesis. The initial studies show that solar cells with Zn-Sn-O buffer layers have comparable performance to the CdS reference devices. While an intrinsic ZnO layer is required for a high reproducibility and performance of solar cells with CdS buffer layers it is shown in this thesis that it can be thinned if Zn(O,S) or omitted if (Zn,Mg)O buffer layers are used instead. As a result, a top conversion efficiency of 18.1 % was achieved with an (Zn,Mg)O buffer layer, a record for a cadmium and sulfur free CIGS solar cell. / Felaktigt tryckt som Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 717

Le stannate (SrSnO3) et le titanate de strontium (SrTiO3) sont des oxydes de type pérovskite, de structures orthorhombique (Pbnm) et cubique (Pm3m), respectivement. Ces matériaux ont reçu beaucoup d'attention ces dernières années en raison de leurs propriétés physiques et chimiques intéressantes conduisant à différents types d'applications technologiques. Pour ces raisons, ces deux matériaux ont été combinés pour obtenir la solution solide de SrSn1-xTixO3, sous forme de poudres et couches minces. Au niveau des poudres, la solution solide a présenté des transitions de phases successives allant d'une structure orthorhombique à tétragonale puis cubique avec l'augmentation de la quantité de Ti4+ dans le système. Ces transitions ont été observées par affinement Rietveld des spectres de diffraction des rayons X et confirmées par spectroscopie Raman. Ces différentes structures cristallines ont conduit à des propriétés différentes de photoluminescence dans le spectre visible, l'émission variant d'une région de basse énergie vers les régions de plus haute énergie avec l'augmentation de Ti4+ dans la structure (structure orthorhombique (SrSnO3), tétragonale (SrSn0,75Ti0,25O3) à cubique (SrSn0,50Ti0,50O3, SrSn0,25Ti0,75O3 et SrTiO3). Ces émissions sont probablement favorisées par différents types de défauts formés dans le gap d'énergie de ces matériaux. Par ailleurs, les couches minces ont montré différents types de croissance qui ont été fortement influencés par la nature cristalline du substrat, la composition des films ainsi que par la méthode de dépôt utilisée (dépôt par voie chimique en solution - CSD - et dépôt par ablation laser pulsé - PLD). Les films minces déposés sur silice sont polycristallins (croissance aléatoire des cristallites), les couches sur saphir-R (Al2O3-012) sont également polycristallines mais avec une orientation préférentielle (h00) quand préparées par PLD (croissance texturée), excepté SrTiO3 qui est épitaxié avec une rotation de 45º par rapport au plan du substrat de saphir-R. Tous les films déposés sur LAO (LaAlO3-100) sont épitaxiés (h00) quelque soit la méthode de dépôt. De plus, les caractéristiques morphologiques et les propriétés photocatalytiques des films ont également été fortement influencées par ces mêmes paramètres cités précédemment. Concernant les propriétés photocatalytiques, les films préparés par la méthode CSD ont été plus efficaces que ceux obtenus par PLD et les couches de compositions plus riches en Sn4+ ont été plus actives face à la photodégradation du colorant Remazol jaune or, l'efficacité maximale étant observée pour la couche polycristalline de SrSnO3 obtenue par CSD avec un pourcentage de dégradation et de décoloration d'environ 55 et 90 %, respectivement. Le type de croissance des films de SrSnO3 préparés par les deux méthodes de dépôt a aussi montré une forte influence sur la photodégradation du colorant, les couches polycristallines d'orientation aléatoire obtenues sur silice étant plus efficaces que les texturées, elles-mêmes plus efficaces que les couches épitaxiales.

Nuclear nonproliferation research and forensics have a need for improved software solutions, particularly in the estimates of the transmutation of nuclear fuel during burnup and depletion. At the same time, parallel computers have become effectively sized to enable full core simulations using highly-detailed 3d mesh models. In this work, the capability for modeling 3d reactor models is researched with PENBURN, a burnup/depletion code that couples to the PENTRAN Parallel Sn Transport Solver and also to the Monte Carlo solver MCNP5 using the multigroup option. This research is computationally focused, but will also compare a subset of results of experimental Pressurized Water Reactor (PWR) burnup spectroscopy data available with a designated BR3 PWR burnup benchmark. Also, this research will analyze large-scale Cartesian mesh models that can be feasibly modeled for 3d burnup, as well as investigate the improvement of finite differencing schemes used in parallel discrete ordinates transport with PENTRAN, in order to optimize runtimes for full core transport simulation, and provide comparative results with Monte Carlo simulations. Also, the research will consider improvements to software that will be parallelized, further improving large model simulation using hybrid OpenMP-MPI. The core simulations that form the basis of this research, utilizing discrete ordinates methods and Monte Carlo methods to drive time and space dependent isotopic reactor production using the PENBURN code, will provide more accurate detail of fuel compositions that can benefit nuclear safety, fuel management, non-proliferation, and safeguards applications.